(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トーチ本体と、脱着可能なグースネックとを有するロボット式GMAWトーチのためのグースネック繋止機構であって、該繋止機構は、
前記トーチ本体内に形成され配設されたコネクタ受容器であって、長手方向の両端部と、該長手方向の両端部の間に延在する通路とを含むというコネクタ受容器と、
前記通路内に形成され配設された径方向割出し用特定構造であって、前記トーチ本体内の前記通路に沿って軸心方向に延在する直線状の突出部を含む径方向割出し用特定構造と、
前記グースネックの基端上に取付け可能な長寸コネクタであって、前記通路内に形成され配設された前記径方向割出し用特定構造と協働して割出しうる径方向協働割出し用特定構造を含むという長寸コネクタと、
前記コネクタ受容器および前記長寸コネクタを軸心方向に整列し脱着可能に接合するための戻り止めとを備え、
前記通路内に配設された前記径方向割出し用特定構造と前記長寸コネクタの前記径方向協働割出し用特定構造とは、前記グースネックを前記トーチ本体に対して径方向において整列させ、且つ、前記戻り止めは、簡易脱着のために前記長寸コネクタを軸心方向において整列し前記コネクタ受容器内に脱着可能に固着する、
グースネック繋止機構。
【請求項２】
前記通路内に配設された前記径方向割出し用特定構造と前記長寸コネクタの前記径方向協働割出し用特定構造とは、協働するキーおよびキー溝である、請求項１に記載のグースネック繋止機構。
【請求項３】
前記通路内に配設された前記径方向割出し用特定構造と前記長寸コネクタの前記径方向協働割出し用特定構造とは、前記通路内および前記長寸コネクタ上の夫々の交合表面である、請求項１に記載のグースネック繋止機構。
【請求項４】
前記戻り止めは、前記コネクタ受容器内に配設されたスプリング負荷式のボール・デバイス及び前記長寸コネクタ内に配設された凹所である、請求項１に記載のグースネック繋止機構。
【請求項５】
前記コネクタ受容器内の複数の電気接点であって、前記長寸コネクタと係合して、前記コネクタ受容器を通り前記グースネックに至る電流の流れを提供し得るという複数の電気接点を含む、請求項１に記載のグースネック繋止機構。
【請求項６】
請求項１に記載のグースネック繋止機構を含む、ロボット式GMAWトーチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、2008年7月16日に出願された米国仮出願第61/081,294号の優先権を主張する。本発明は、ロボット式MIGトーチ・アセンブリ用の接続システムに関し、より詳細には、ロボット式GMAWトーチ用の簡易脱着式グースネック繋止機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接は、種々の金属断片を相互に接合して単一的な断片(piece)を形成する種々の製造的および建築的な用途において使用される。アーク溶接システムは典型的に、取手内に配置された溶接棒を収容する溶接ガンに対して結合された電力源を含んでいる。上記溶接棒は、溶接されるべき金属の断片に当接して該溶接棒が載置されたときに電源との電気回路を完成する。上記溶接棒と上記金属断片との間の接触は、該溶接棒と金属断片との間における電気アークを生成する。該電気アークの熱は、接合されるべき単一もしくは複数の金属断片上に集中されることで、該金属断片を溶融させる。上記溶融金属に対しては溶加材が加えられ、これは引き続き冷えて固化することで、金属断片同士を接合する。
【０００３】
メタル不活性ガス(MIG)溶接は、アーク溶接の一種である。MIG溶接はまた、“ワイヤ送給”もしくはガス・メタル・アーク溶接(GMAW)とも称される。MIG溶接において、金属ワイヤは溶接棒として使用されることでアークを生成する。上記ワイヤは不活性ガスによりシールドされ、且つ、上記金属ワイヤは溶接部に対する溶加物として作用する。上記不活性ガスは、電気アークを、汚染物質と、溶接部と反応し得るガスとからシールドすべく用いられる。典型的に、上記ワイヤおよびガスは手持ち式の溶接ガンを通して送給される。上記ワイヤおよびガスは、ワイヤ送給器と、電源とガス供給源とを有する溶接システムから、上記溶接ガンに対して送給される。
【０００４】
ロボット式MIG溶接トーチ・アセンブリは典型的に、ロボット式アーム上に取付け可能な本体と、グースネックと、コンタクトチップ・アセンブリとを含んでいる。上記本体の後端部に対しては、ガス、電流、および、消耗電極(たとえば金属溶接ワイヤなど)を上記トーチに対して供給するために、ケーブルが接続される。該ケーブルは、上記本体とは逆側のワイヤ送給器に対して接続され得る。上記グースネックは上記本体の前端に対して作用的に接続されると共に、該グースネックは、該グースネック上に取付けられた上記コンタクトチップ・アセンブリに対する消耗電極、シールドガス、および、溶接電流の送達を許容する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
溶接トーチの前端に対してグースネックを配置して取付ける習用のコネクタは典型的に、上記グースネックを上記溶接トーチに対して整列させるための単一の整列用特定構造を含んでいる。また習用のコネクタは、グースネックに対して電流を提供する単一の電気接点のみを有している。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、二重の整列用特定構造と、複数の電気接点箇所と、グースネックを所望の軸心方向位置に繋止するための回転ボール形式の繋止機構とを含む、簡易脱着式グースネック繋止機構を提供する。本発明の繋止機構は、上記グースネックと上記トーチ本体との間における界面の耐久性を高める。本発明の繋止機構はまた、上記グースネックが新たなもしくは異なるグースネックと交換もしくは置換されるときに上記トーチ本体に対するグースネックの適切な整列を促進することで、グースネック毎の溶接トーチの性能の一貫性も改善する。更に、本発明の繋止機構は、上記グースネックと上記トーチ本体との間の界面における電気抵抗を減少することにより、上記グースネックに対する上記トーチ本体からの電流の流れを改善する。
【０００７】
より詳細には、トーチ本体とグースネックとを有するロボット式GMAWトーチのための本発明に係るグースネック繋止機構は、上記トーチ本体内に配設されたコネクタ受容器を含む。該コネクタ受容器は、長手方向の両端部と、該長手方向の両端部の間に延在する通路とを含む。上記通路内には、割出し用特定構造が配設される。上記グースネックの基端上には、長寸コネクタが取付け可能である。該コネクタは、協働し得る割出し用特定構造を含む。上記繋止機構は更に、上記コネクタ受容器および上記長寸コネクタを接合するための戻り止めを含む。上記各割出し用特定構造は上記グースネックを上記トーチ本体に対して整列させ、且つ、上記戻り止めは簡易脱着のために上記コネクタを上記コネクタ受容器内に固着する。
【０００８】
上記各割出し用特定構造は、協働するキーおよびキー溝とされ得る。代替的に、または、これに加え、上記各割出し用特定構造は、上記通路内および上記コネクタ上の夫々の交合表面とされ得る。上記戻り止めはスプリング負荷式のボール・デバイスとされ得る。上記繋止機構は更に、上記コネクタ受容器内の複数の電気接点を含み得る。該電気接点は、上記コネクタと係合して、上記コネクタ受容器を通り上記グースネックに至る電流の流れを提供し得る。
【０００９】
別実施例において、トーチ本体とグースネックとを有するロボット式GMAWトーチのためのグースネック繋止機構は、上記トーチ本体内に配設されたコネクタ受容器を有する。該コネクタ受容器は、外壁と、長手方向の両端部と、該長手方向の両端部の間に延在する通路とを含む。上記通路内には、長寸キーが配設される。上記通路内には、少なくともひとつの内側交合表面が配設される。上記グースネックの基端上には、長寸コネクタが取付け可能である。上記コネクタは、上記コネクタ受容器の上記キーと協働し得るキー溝と、上記少なくともひとつの内側交合表面と協働し得る少なくともひとつの外側交合表面とを含む。上記繋止機構は更に、上記コネクタ受容器および上記長寸コネクタを接合するための戻り止めを含む。上記協働し得るキーおよびキー溝および上記協働し得る内側および外側交合表面は上記グースネックを上記トーチ本体に対して整列させ、且つ、上記戻り止めは簡易脱着のために上記コネクタを上記コネクタ受容器内に固着する。
【００１０】
上記繋止機構は、上記コネクタ受容器内における複数の電気接点を含み得る。該電気接点は、上記コネクタと係合することで、上記コネクタ受容器を通り上記グースネックに至る電流の流れを提供し得る。一実施例において上記繋止機構は、上記コネクタ受容器内における３個の電気接点を含み得る。上記少なくともひとつの内側交合表面は平坦表面であり得、且つ、上記少なくともひとつの外側交合表面は平坦表面であり得る。一実施例において、上記少なくともひとつの内側交合表面は、上記通路内において対称的に対置された一対の内側面であり得、且つ、上記少なくともひとつの外側交合表面は、上記コネクタ上に対称的に配設された一対の対置された外側面であり得る。上記少なくともひとつの外側交合表面は上記コネクタの端部に配設され得ると共に、上記少なくともひとつの外側交合表面の一方は上記キー溝の近傍とされ得る。上記キーは、上記コネクタ・ハウジング通路における概略的に直線状の突出部であり得、且つ、上記キー溝は上記コネクタの外側面における概略的に直線状のスロットであり得る。
【００１１】
上記戻り止めは、上記コネクタ受容器外壁における開口内に着座された２つのボールと、上記コネクタ受容器外壁の回りに配設された回転リングと、上記コネクタの外側面における２つの凹所と、を含み得る。上記回転リングは、上記各ボールと付勢係合される輪郭形成内側面を有する。上記回転リングを回転させると上記各ボールは上記開口に夫々出入り移動せしめられる。上記各ボールは、該ボールが上記開口から外方に付勢されたときに上記コネクタの上記凹所と係合し得る。上記輪郭形成内側面は浅底凹所および深底凹所を含み得る。上記各ボールは、上記浅底凹所と係合されたときには上記開口から外方に付勢され、且つ、上記各ボールは、上記深底凹所と係合されたときには上記開口内に収納される。上記戻り止めは、上記回転リングを上記各ボールに対して付勢係合する弾性部材を含み得る。上記回転リングに対しては操作可能ナットが係合され得ると共に、該ナットは、上記トーチ本体の外側に配設され、且つ、上記回転リングの容易な操作を実現し得る。
【００１２】
ロボット式GMAWトーチは、上述のグースネック繋止機構を含み得る。
【００１３】
本発明のこれらのおよび他の特徴および利点は、添付図面と共に考察される本発明の以下の詳細な説明から更に十分に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る簡易脱着式グースネック繋止機構を含むロボット式GMAWトーチの部分的に断面とされた斜視図である。
【図１Ａ】図１の一部分の拡大図である。
【図２】上記簡易脱着式グースネック繋止機構の部分的側断面図である。
【図３Ａ】繋止解除位置における上記簡易脱着式グースネック繋止機構の繋止デバイスの部分的側断面図である。
【図３Ｂ】繋止位置における上記繋止デバイスの部分的側断面図である。
【図４Ａ】図３Ａにおける４Ａ−４Ａ線に沿う上記繋止デバイスの断面図である。
【図４Ｂ】図３Ｂにおける４Ｂ−４Ｂ線に沿う上記繋止デバイスの断面図である。
【図５】上記簡易脱着式グースネック繋止機構を介したトーチ本体からのグースネックの取付けおよび取外しを概略的に示す図１のロボット式GMAWトーチの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に図１を詳細に参照すると、参照番号10は概略的に、ガス・メタル・アーク溶接(GMAW)トーチの如き溶接トーチ、または、同様の溶接トーチを示している。溶接トーチ10は広範囲には、トーチ本体12と、該トーチ本体の前端から延在するグースネック14と、該グースネックの末端におけるコンタクトチップ・アセンブリ16とを含んでいる。トーチ本体12の後端部に対しては、ケーブル18が接続される。該ケーブル18はトーチ本体12に対し、電流、シールドガス、および、(たとえば金属溶接ワイヤなどの)消耗電極を供給する。上記電流、シールドガスおよび消耗電極はトーチ本体12を通りグースネック14まで進行すると共に、最終的にはコンタクトチップ・アセンブリ16におけるオリフィスを通り退出する。
【００１６】
上記溶接ワイヤは、溶接のために励起されたときに、大きな電気的ポテンシャルを帯びる。上記溶接ワイヤが目標となる各金属被加工材と接触したとき、電気回路が完成されると共に、電流は上記溶接ワイヤを通り、各金属被加工材を縦断し、接地へと流れる。上記電流によれば、上記溶接ワイヤと、該溶接ワイヤに接触する各被加工材の母材とは溶融され、これにより、各溶融物が固化するにつれて被加工材同士が接合される。
【００１７】
図１から図４Ｂに関し、溶接トーチ10は本発明に係る簡易脱着式グースネック繋止機構20を含んでいる。該グースネック繋止機構20は、トーチ本体12内に配設されたコネクタ受容器22を含んでいる。該コネクタ受容器22は概略的に円筒状の形状であると共に、該コネクタ受容器は、外壁24と、対置された長手方向端部26、28とを有している。一方の長手方向端部26から他方の端部28まで、コネクタ受容器22を通り通路30が延在する。
【００１８】
通路30内には、長寸キー32もしくは類似物の如き割出し用特定構造が配設される。キー32は、通路30内における概略的に直線状の突出部とされ得る。キー32は、通路30の表面と一体的とされ得るか、または代替的に、上記通路内に取付けられた別体的部材上の特定構造とされ得る。たとえばキー32は、コネクタ・ハウジング外壁24における開口内に配設されたインサート上の特定構造とされ得る。
【００１９】
通路30内には、別の割出し用特定構造34も配設される。該割出し用特定構造34は、２つの内側交合表面36を含む。各内側交合表面36は、平坦表面であり得ると共に、相互に対して対称的に対置され得る。但し、割出し用特定構造34は、唯一個の交合表面、または、２個より多い交合表面を有し得る。同様に、上記交合表面は、波状表面もしくは鋸歯状表面の如く、平坦でない輪郭を有し得る。割出し用特定構造34に隣接して、停止部38が配設され得る。
【００２０】
コネクタ受容器22内には、複数個の電気接点40が取付けられる。たとえば繋止機構20は３個の電気接点40を含み得るが、更に少ないもしくは更に多い電気接点は本発明の有効範囲内である。各電気接点40をコネクタ受容器22の通路30内へと、平坦なリーフ・スプリングまたは類似物の如き弾性部材42が付勢する。
【００２１】
コネクタ受容器22の一方の端部26に隣接して、戻り止め44が配設される。該戻り止め44は、コネクタ受容器外壁24における開口48内に着座された(たとえば鋼鉄球体などの)金属ボール46もしくは類似物の如き２つのボールを含む。コネクタ受容器外壁24の回りには、回転リング50が配設される。回転リング50は、ボール46と付勢係合される輪郭形成内側面52を有する。該輪郭形成内側面52は、浅底凹所54および深底凹所56を含む。回転リング50が回転すると、各ボール46は開口48に出入り移動せしめられる。各ボール46は、浅底凹所54と係合されたときには開口48から通路30に向けて外方に付勢され、且つ、各ボール46は、深底凹所56と係合されたときには上記開口内に収納される。各ボール46に対して回転リング50を、コイル状のトーションスプリングもしくは類似物の如き弾性部材58が付勢的に係合させる。該弾性部材58は、回転リング50および各ボール46を、該各ボールが開口48から外方に付勢される繋止位置へと付勢する。弾性部材58の力に抗して回転リング50を回転させると、深底凹所56は、各ボール46との整列へと、すなわち、各ボールが自由に完全に開口48内へと後退するという繋止解除位置へと転回される。弾性部材58の反対側に配設された外側スナップリングもしくは類似物の如き保持リング60は、回転リング50をコネクタ受容器22上に保持する。回転リング50に対しては、トーチ本体12の外側部上に配設された手動操作可能ナット62が係合し得る。該ナット62は、トーチ本体12の外側からの操作者の手による上記回転リングの容易な操作を実現する。該ナット62はまた、回転リング50の電気的絶縁も許容する。
【００２２】
繋止機構20はまた、グースネック14の基端上に取付け可能である長寸で概略的に円筒状のコネクタ64も含んでいる。該コネクタ64は、コネクタ受容器22のキー32と協働し得るキー溝66もしくは類似物の如き割出し用特定構造を含んでいる。キー溝66は、コネクタ64の外側面における概略的に直線状のスロットとされ得る。コネクタ64はまた、コネクタ受容器22の各内側交合表面36と協働し得る２つの外側交合表面68も含んでいる。外側交合表面68の個数は内側交合表面36の個数と合致せねばならない、と言うのも、以下において更に詳細に記述される如く、コネクタ64がコネクタ受容器22内に挿入されたときに各外側交合表面は各内側交合表面と夫々交合するからである。同様に、同一の理由で、外側交合表面68の輪郭形状は、内側交合表面36の輪郭形状を鏡映せねばならない。外側交合表面68は、コネクタ64の外側端部に配設される。外側交合表面68の一方は、キー溝66に隣接してもいる。コネクタ64は更に、戻り止め44の特定構造である一対の凹所70を含んでいる。戻り止め44の各ボール46は凹所70と係合することで、以下において更に詳細に記述される如く、コネクタ受容器22およびコネクタ64を接合し得る。
【００２３】
図５を参照すると、トーチ本体12上にグースネック14を取付けるために、操作者は自由な手を使用し、該トーチ本体の外側部上のナット62を転回させる。ナット62を回転させると、トーチ本体12の内側における回転リング50は、図３Ａおよび図４Ａに示された繋止解除位置へと旋回される。そのとき、グースネック14の端部上に取付けられたコネクタ64は、トーチ本体12における開口72を介してコネクタ受容器22の通路30内へと挿入される。操作者は、コネクタ受容器22におけるキー32がコネクタ64におけるキー溝66と整列される様に、グースネック14を軸心回りに回転させる。適切に整列されたとき、コネクタ64が通路30内へと挿入されるにつれ、キー32はキー溝66内へと摺動される。コネクタ64の外側端部が割出し用特定構造34に到達したとき、通路30における内側交合表面36は、上記コネクタ上の外側交合表面68と交合する。キー溝66内へのキー32の交合に加えての内側および外側面36、68の交合によれば、コネクタ受容器22内におけるコネクタ64の適切な整列が実現かつ維持される一方、グースネック14はトーチ本体12に対して適切に割出される。コネクタ64がコネクタ受容器22内に完全に挿入されたとき、ナット62は解除され得る。弾性部材58は、図３Ｂおよび図４Ｂに示された元の繋止位置へと、回転リング50を戻す。上記繋止位置において、回転リング50の浅底凹所54は各ボール46と係合して、該ボールを、開口48に対して外方に付勢し、コネクタ64上の凹所70内へと係合させる。凹所70に対してボール46が係合されると、コネクタ64はコネクタ受容器22内に繋止される。
【００２４】
付加的に、コネクタ64がコネクタ受容器22内に挿入されたとき、弾性部材42は各電気接点40を付勢して上記コネクタと係合させることで、上記コネクタ受容器から上記コネクタを通りグースネック14に至る電流の流れを提供する。
【００２５】
グースネック14を新たなグースネックと置換もしくは交換するために、操作者は、ナット62を旋回して回転リング50を繋止解除位置まで回転させてから、グースネック14およびコネクタ64をトーチ本体12およびコネクタ受容器22から引き抜き得る。コネクタ64がコネクタ受容器22から引き抜かれるにつれ、上記コネクタの外側面はボール46を回転リング50の深底凹所56内へと押し進めることにより、上記コネクタがコネクタ受容器22の通路30内で自由に移動することを許容する。グースネック14がトーチ本体12から一旦取り外されたなら、操作者は、上述と同一の手法で、別のグースネックを上記トーチ本体内へと挿入し得る。
【００２６】
本発明は特定実施例に関して記述されてきたが、記述された発明概念の精神および有効範囲内で多くの変更が為され得ることを理解すべきである。故に、本発明は記述された実施例に制限されないが、本発明は以下の各請求項の文言により定義される全体的有効範囲を有することが意図される。
【図１】
0005563571.tif 000002
【図１Ａ】
0005563571.tif 000003
【図２】
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【図３Ａ】
0005563571.tif 000005
【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
0005563571.tif 000009